Một nghiên cứu mới đây của Lorenzo Gavassino, nhà vật lư thuộc Đại học Vanderbilt, đă mở ra những góc nh́n mới mẻ, đề xuất rằng du hành thời gian có thể không phải là điều không thể.
Du hành thời gian từ lâu đă trở thành một biểu tượng của khoa học viễn tưởng, khơi dậy trí tưởng tượng của con người về khả năng thay đổi quá khứ hoặc bước vào tương lai. Những câu chuyện về cỗ máy thời gian đă đưa độc giả và khán giả đến những cuộc phiêu lưu kỳ thú, nơi mà ranh giới giữa hiện thực và tưởng tượng trở nên mờ nhạt.
Nhưng câu hỏi đặt ra là: liệu du hành thời gian có thể trở thành hiện thực, hay chỉ là một giấc mơ viển vông của nhân loại? Nghiên cứu mới đây của Lorenzo Gavassino, một nhà vật lư thuộc Đại học Vanderbilt, đă mở ra những ư tưởng táo bạo, đề xuất rằng khái niệm này có thể không hoàn toàn bất khả thi như chúng ta từng nghĩ.
Trong thế giới vật lư, ư tưởng về du hành thời gian bắt nguồn từ thuyết tương đối rộng của Albert Einstein, nơi mà không-thời gian được mô tả như một thực thể có thể bị uốn cong dưới những điều kiện đặc biệt. Theo lư thuyết này, các hiện tượng như " một đường cong thời gian khép kín " (closed timelike curves - CTC) có thể xảy ra. Đây là những ṿng lặp trong không-thời gian, nơi mà một người, về lư thuyết, có thể quay trở lại một thời điểm trong quá khứ.
Hăy tưởng tượng một con đường không-thời gian dẫn bạn trở về chính khoảnh khắc bạn khởi hành, tạo thành một ṿng lặp bất tận. Tuy nhiên, ư tưởng này nhanh chóng vấp phải hàng loạt mâu thuẫn và nghịch lư. Một trong số đó là "nghịch lư ông nội", nơi mà một người du hành thời gian về quá khứ và vô t́nh cản trở sự tồn tại của chính ḿnh, chẳng hạn bằng cách ngăn cản cuộc hôn nhân của ông bà.
Không chỉ vậy, định luật nhiệt động lực học thứ hai – nguyên tắc cho rằng mức độ hỗn loạn (entropy) trong một hệ thống khép kín luôn tăng theo thời gian – cũng đặt ra nhiều trở ngại cho ư tưởng về các ṿng lặp thời gian. Trong một ṿng lặp khép kín, entropy sẽ phải giảm cục bộ để thời gian có thể quay ngược, điều này dường như đi ngược lại bản chất tự nhiên của vũ trụ. Chính những nghịch lư và khó khăn này đă khiến nhiều nhà khoa học cho rằng du hành thời gian chỉ có thể tồn tại trong thế giới hư cấu.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới của Gavassino đă mang đến một cái nh́n khác biệt, tập trung vào cách cơ học lượng tử và nhiệt động lực học có thể giải quyết những mâu thuẫn này. Ông cho rằng, trong các ṿng lặp thời gian, các dao động lượng tử có thể phá vỡ quy luật entropy thông thường, cho phép mức độ hỗn loạn giảm cục bộ trong những điều kiện đặc biệt. Điều này có nghĩa là mũi tên thời gian – thứ thường được định nghĩa là hướng một chiều từ quá khứ đến tương lai – có thể bị đảo ngược hoặc uốn cong trên các ṿng lặp này. Nhờ đó, những sự kiện tưởng chừng không thể đảo ngược, chẳng hạn như làm tan chảy một khối nước đá hoặc ngăn chặn một vụ nổ, có thể trở thành hiện thực trong các điều kiện cụ thể.
Không dừng lại ở việc phá vỡ mũi tên thời gian, nghiên cứu của Gavassino c̣n cho thấy rằng vũ trụ có cơ chế tự điều chỉnh để tránh những nghịch lư lớn. Điều này có nghĩa là, ngay cả khi một người cố gắng thay đổi quá khứ theo cách tạo ra nghịch lư – chẳng hạn như phá hủy cỗ máy thời gian trước khi nó được phát minh – th́ các quy luật vật lư sẽ can thiệp để đảm bảo ḍng thời gian vẫn duy tŕ tính nhất quán.
Các sự kiện trong ṿng lặp thời gian sẽ tự sắp xếp lại để tránh tạo ra mâu thuẫn. Ư tưởng này không mới, nhưng nghiên cứu của Gavassino cung cấp một nền tảng toán học vững chắc hơn, dựa trên cơ học lượng tử và nhiệt động lực học, để giải thích cách các ṿng lặp thời gian có thể tự duy tŕ mà không làm mất đi tính hợp lư của vũ trụ.
Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà khoa học đều đồng t́nh với ư kiến này. Stephen Hawking, một trong những nhà vật lư lư thuyết hàng đầu thế giới, từng đưa ra "phỏng đoán bảo vệ niên đại", cho rằng các quy luật vật lư cơ bản sẽ ngăn chặn sự h́nh thành của các ṿng lặp thời gian. Theo Hawking, nếu một ṿng lặp thời gian có nguy cơ xuất hiện, vũ trụ sẽ tự tạo ra các biện pháp "pḥng vệ", chẳng hạn như bức xạ mạnh hoặc điểm kỳ dị, để phá vỡ cấu trúc không-thời gian trước khi ṿng lặp được hoàn thiện. Dù phỏng đoán này chưa được chứng minh, nó phản ánh sự hoài nghi sâu sắc về tính khả thi của các ṿng lặp thời gian trong thực tế.
Ngay cả khi các ṿng lặp thời gian không tồn tại, việc nghiên cứu chúng vẫn mang lại những giá trị to lớn trong việc khám phá các quy luật sâu sắc nhất của vũ trụ. Hiểu được cách entropy và các hiện tượng lượng tử hoạt động trong những điều kiện khắc nghiệt như vậy không chỉ giúp chúng ta tinh chỉnh lư thuyết về thuyết tương đối và cơ học lượng tử, mà c̣n mở ra những hướng đi mới trong các lĩnh vực khác như điện toán lượng tử và mật mă học. Chẳng hạn, những ư tưởng về thao tác thông tin trong các điều kiện "phi thực tế" đă gợi cảm hứng cho các phương pháp bảo mật mới trong lĩnh vực công nghệ.
Nghiên cứu của Gavassino c̣n có ư nghĩa lớn trong việc thúc đẩy các cuộc tranh luận về bản chất thực sự của không-thời gian. Các nhà vật lư đang t́m kiếm những bằng chứng thực nghiệm có thể kiểm chứng lư thuyết của ông, đồng thời hy vọng t́m ra cách hợp nhất thuyết tương đối rộng và cơ học lượng tử – hai trụ cột của vật lư hiện đại, nhưng lại mâu thuẫn với nhau trong nhiều khía cạnh. Các ṿng lặp thời gian, với những nghịch lư và thách thức của chúng, có thể chính là ch́a khóa để giải quyết bài toán hóc búa này.
Tóm lại, du hành thời gian vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải. Mặc dù nghiên cứu mới cho thấy rằng các ṿng lặp thời gian không bị loại trừ hoàn toàn bởi các quy luật vật lư, vẫn c̣n một khoảng cách rất lớn giữa lư thuyết và thực tế. Liệu con người có thể vượt qua những rào cản để biến giấc mơ du hành thời gian thành hiện thực? Hay vũ trụ, với tất cả sự phức tạp và tinh tế của nó, sẽ măi giữ cho ư tưởng này ở lại trong thế giới tưởng tượng? Dù câu trả lời là ǵ, hành tŕnh khám phá những bí ẩn này vẫn sẽ tiếp tục truyền cảm hứng cho khoa học và trí tưởng tượng của nhân loại.
